Betri sílikon sólarplötur

Vísindamenn við bandaríska orkumálaráðuneytið's National Renewable Energy Laboratory (NREL) og Colorado School of Mines eru að beita nýrri tækni til að bera kennsl á galla í sílikon sólarsellum sem valda lækkun á skilvirkni. Lærdómurinn sem dreginn er á frumeindastigi gæti leitt til umbóta í því hvernig framleiðendur styrkja vörur sínar gegn því sem er þekkt sem niðurbrot af völdum ljóss.

Niðurbrot af völdum ljóss, eða LID, rakar nýtni kísilsólfrumna um um 2%, sem bætir við umtalsverðri lækkun á aflframleiðslu á 30 til 40 ára líftíma tækninnar sem beitt er á þessu sviði. Sólarsellur úr kísil eru meira en 96% af heimsmarkaði og algengasti hálfleiðarinn sem notaður er við framleiðslu þessara frumna er gerður úr bórdópuðum sílikoni. En bórdópaður sílikon er næmur fyrir LID, svo framleiðendur hafa þróað aðferðir til að koma á stöðugleika í sólareiningarnar.

Án skilnings á göllunum á atómstigi sögðu vísindamennirnir að það væri ómögulegt að spá fyrir um stöðugleika þessara eininga.

& quot;Sumar einingarnar eru algjörlega stöðugar. Sum þeirra eru aðeins hálf stöðug," sagði Abigail Meyer, Ph.D. kandídat hjá Mines og rannsakandi hjá NREL. Hún er aðalhöfundur nýrrar greinar þar sem gerð er grein fyrir tilraunum til að finna uppruna LID fyrirbærisins. Greinin,"Atomic Structure of Light-Induced Efficiency-Degrading Defect in Boron-Doped Czochralski Silicon Solar Cells," birtist í dagbókinniOrka& Umhverfisvísindi.

Meðhöfundar hennar eru Vincenzo LaSalvia, William Nemeth, Matthew Page, David Young, Paul Stradins, allir frá NREL; Sumit Agarwal, Michael Venuti og Serena Eley, sem eru frá námum; og P. Craig Taylor, prófessor í Mines á eftirlaunum, sem hafði samráð um rannsóknirnar.

Stradins, aðalvísindamaður og verkefnisstjóri í rannsóknum á kísilljósvökva hjá NREL, sagði að vandamálið með LID hafi verið rannsakað í áratugi en nákvæmlega smásæja eðli þess sem veldur niðurbrotinu hefur ekki verið ákvarðað. Vísindamenn hafa komist að þeirri niðurstöðu, með óbeinum tilraunum og kenningum, að vandamálið minnki þegar minna bór er notað eða þegar minna súrefni er til staðar í sílikoninu.

Samstarf NREL og Mines vísindamanna treysti á rafeindaparasegulómun (EPR) til að bera kennsl á galla sem bera ábyrgð á lokinu. Í fyrsta skipti leiddi smásjárrannsóknin í ljós áberandi gallamerki þar sem sólarsellurnar brotnuðu meira niður af ljósi. Gallaundirskriftin hvarf þegar vísindamennirnir beittu reynslusögunni"regeneration" ferli til að lækna lokið sem iðnaðurinn hefur tekið upp. Þeim til undrunar fundu rannsakendur líka annað,"breitt" EPR undirskrift sem hefur áhrif á ljósáhrif, sem felur í sér mun fleiri dópefnisatóm en það eru LID gallar. Þeir settu fram tilgátu að ekki allar frumeindabreytingar af völdum ljóss leiði til loksins.

Tæknin sem þróuð er til að rannsaka LID er hægt að útvíkka til að sýna fram á aðrar gerðir af niðurbrotsgöllum í kísilsólfrumum og í öðrum hálfleiðurum sem notuð eru í ljósvökva, þar á meðal kadmíumtellúríð og peróskít, sögðu vísindamennirnir.

Sólarorkutækniskrifstofan innan orkumálaráðuneytisins styrkti rannsóknirnar.